KR101302358B1 - Battery Cell of Improved Connection Reliability and Battery Module Employed with the Same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다수의 전극판들이 순차적으로 적층되어 있는 구조의 전극조립체를 포함하고, 상기 전극판들로부터 돌출되어 있는 다수의 전극 탭들의 단부에는 외부 디바이스와의 접속을 위한 전극리드가 용접되어 있으며, 상기 전극리드에서, 전극 탭들 및 전극리드 간의 용접부와 외부 디바이스 및 전극리드 접속부 사이에는, 외부 디바이스에 대한 전극리드의 초음파 용접시 초음파 에너지를 흡수 및 완충할 수 있는 초음파 댐핑(damping)부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀을 제공한다.The present invention includes an electrode assembly having a structure in which a plurality of electrode plates are sequentially stacked, and electrode leads for connection with external devices are welded to ends of the plurality of electrode tabs protruding from the electrode plates. In the electrode lead, between the welding portion between the electrode tab and the electrode lead and the external device and the electrode lead connection portion, an ultrasonic damping portion for absorbing and buffering ultrasonic energy during ultrasonic welding of the electrode lead to the external device is formed. It provides a battery cell characterized in that.
Description
본 발명은 연결 신뢰성이 향상된 전지셀 및 이를 포함하는 전지모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전극판들이 순차적으로 적층되어 있는 구조의 전극조립체를 포함하고, 상기 전극판들로부터 돌출되어 있는 다수의 전극 탭들의 단부에는 외부 디바이스와의 접속을 위한 전극리드가 용접되어 있으며, 상기 전극리드에서, 전극 탭들 및 전극리드 간의 용접부와 외부 디바이스 및 전극리드 접속부 사이에는, 외부 디바이스에 대한 전극리드의 초음파 용접시 초음파 에너지를 흡수 및 완충할 수 있는 초음파 댐핑(damping)부가 형성되어 있는 전지셀에 관한 것이다.The present invention relates to a battery cell having improved connection reliability and a battery module including the same. More particularly, the electrode assembly includes a plurality of electrode assemblies having a structure in which electrode plates are sequentially stacked and protruding from the electrode plates. An electrode lead is welded to the end of the electrode tabs for connection with an external device, in which the welding between the electrode tabs and the electrode lead and between the external device and the electrode lead connection, ultrasonic welding of the electrode lead to the external device. The present invention relates to a battery cell in which an ultrasonic damping unit capable of absorbing and buffering ultrasonic energy is formed.
충방전이 가능한 이차전지는, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등을 포함하여 고출력 대용량이 요구되는 디바이스의 동력원으로서 주목받고 있다.The rechargeable battery that can be charged and discharged is an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), and a plug-in proposed as a solution to solve air pollution of existing gasoline and diesel vehicles using fossil fuel. It is attracting attention as a power source of devices requiring high output and large capacity, including hybrid electric vehicles (Plug-In HEV).
소형 모바일 기기들이 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들을 사용함에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스들은 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지모듈이 사용된다.While small mobile devices use one or two or four battery cells per device, medium and large devices such as automobiles are used for medium and large battery modules electrically connecting a plurality of battery cells due to the need for high output and large capacity.
중대형 전지모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 적층될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지모듈의 전지셀로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는 파우치형 전지는 중량이 작고 제조비용이 낮다는 등의 잇점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다. Since the middle- or large-sized battery module is preferably manufactured with a small size and weight, a prismatic battery, a pouch-type battery, and the like, which can be stacked with high degree of integration and have a small weight to capacity ratio, are mainly used as the battery cells of the middle- or large-sized battery module. Particularly, a pouch-shaped battery using an aluminum laminate sheet or the like as an exterior member has recently attracted a great deal of attention due to its advantages such as a small weight and a low manufacturing cost.
한편, 중대형 전지모듈에서 고출력을 제공하기 위하여 전지셀들의 전극 탭은 인접한 전지셀들의 전극리드나 접속부재로서의 버스 바 등에 전기적으로 연결된다.On the other hand, in order to provide a high output in the medium-large battery module, the electrode tabs of the battery cells are electrically connected to the electrode lead of the adjacent battery cells or the bus bar as a connection member.
도 1에는 종래의 대표적인 전지셀의 분해도를 모식적으로 도시하고 있고, 도 2에는 도 1의 전극리드의 측면도가 모식적으로 도시되어 있으며, 도 3에는 도 1의 전지셀을 연결하여 제조되는 전지모듈의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 1 schematically illustrates an exploded view of a typical representative battery cell, FIG. 2 schematically illustrates a side view of the electrode lead of FIG. 1, and FIG. 3 shows a battery manufactured by connecting the battery cell of FIG. 1. A perspective view of the module is schematically shown.
이들 도면을 참조하면, 전지셀(100)의 전극조립체(110)는 다수의 전극판들(101, 102)이 순차적으로 적층되어 있으며, 이들 전극판들(101, 102)로부터 돌출되어 있는 다수의 전극 탭들(111, 112)은 전극리드(120)의 단부(122)와 용접되어 있다. 이 경우, 일반적으로 평평한 형태의 전극 리드(120)가 전극조립체(110)의 전극 탭들(111, 112)과 연결된다.Referring to these drawings, the
또한, 이러한 전지셀들(100, 100')을 전기적으로 연결하여 전지모듈(200)을 형성할 경우, 도 3와 같이 전극리드(120)의 일측 단부(124)는 또 다른 전지셀의 전극리드와 초음파 용접에 의해 상호 연결된다.In addition, when the
그러나, 이 경우, 높은 에너지의 초음파 용접을 실행하게 되면, 전극리드에 인가된 초음파가 전극 탭들과 전극리드 사이의 용접부의 강도를 감소시켜, 전지셀의 전극 탭들과 전극리드가 단전 내지 단락되는 경우가 발생할 수 있으며, 전지셀의 다른 부위에도 초음파가 전달되어 전기적으로 전지셀이 손상될 수 있다.However, in this case, when the ultrasonic welding of high energy is performed, the ultrasonic waves applied to the electrode leads reduce the strength of the weld between the electrode tabs and the electrode leads, so that the electrode tabs and the electrode leads of the battery cell are shorted or shorted. May occur, and ultrasonic waves are also transmitted to other parts of the battery cell to electrically damage the battery cell.
한편, 파우치형 전지셀들의 경우, 알루미늄의 양극리드와 구리의 음극리드가 용접되어 상호 결합되는 것으로 전지셀들이 연결된다. 그러나, 서로 다른 소재로 이루어져 있는 두 전극리드를 용접할 경우에는 많은 열이 발생하게 되므로, 그러한 열은 전극조립체 중의 전류 집전체에 도포되어 있는 전극 활물질로 전달되어 활물질의 열화를 초래한다. 또한, 상기 전지셀들이 염분 등 부식을 유발하는 물질을 포함하고 있는 환경에 노출되었을 경우, 상대적으로 부식성이 높은 알루미늄에 의하여 상기 전지셀들 간의 연결부위에서 부식의 발생 가능성이 높아진다.On the other hand, in the case of pouch-type battery cells, the anode cells of aluminum and the cathode lead of copper are welded to each other and the battery cells are connected. However, when welding two electrode leads made of different materials generates a lot of heat, such heat is transferred to the electrode active material applied to the current collector in the electrode assembly to cause degradation of the active material. In addition, when the battery cells are exposed to an environment containing corrosion-causing substances such as salinity, corrosion is likely to occur at the connection between the battery cells due to relatively high corrosive aluminum.
따라서, 초음파 용접시 에너지를 흡수 및 완충하여 전지셀의 단전 내지 단락 및 손상을 방지할 수 있는 전지셀에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a battery cell capable of absorbing and buffering energy during ultrasonic welding to prevent disconnection, short circuit, and damage of the battery cell.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems of the prior art and the technical problems required from the past.
본 발명의 목적은, 인가되는 초음파 에너지로 인한 전지셀의 전극 탭과 전극리드 간의 용접부에 전달하는 손상을 최소화하여 단전 내지 단락을 방지할 수 있는 등의 효과를 발휘할 수 있는 전지셀 및 이를 포함하는 전지모듈을 제공하는 것이다.An object of the present invention, and to minimize the damage to be transmitted to the welding portion between the electrode tab and the electrode lead of the battery cell due to the applied ultrasonic energy to prevent the short-circuit or short-circuit, including the battery cell and the like It is to provide a battery module.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀은, 다수의 전극판들이 순차적으로 적층되어 있는 구조의 전극조립체를 포함하고, 상기 전극판들로부터 돌출되어 있는 다수의 전극 탭들의 단부에는 외부 디바이스와의 접속을 위한 전극리드가 용접되어 있으며, 상기 전극리드에서, 전극 탭들 및 전극리드 간의 용접부와 외부 디바이스 및 전극리드 접속부 사이에는, 외부 디바이스에 대한 전극리드의 초음파 용접시 초음파 에너지를 흡수 및 완충할 수 있는 초음파 댐핑(damping)부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.The battery cell according to the present invention for achieving the above object includes an electrode assembly having a structure in which a plurality of electrode plates are sequentially stacked, the end of the plurality of electrode tabs protruding from the electrode plate and the external device and Electrode leads are welded, and between the electrode tabs and the welded portions between the electrode leads and the external device and the electrode lead connections, ultrasonic energy is absorbed and buffered during ultrasonic welding of the electrode leads to the external device. It characterized in that the ultrasonic damping unit is formed.
일반적으로, 전지셀의 전극 탭들은 평평한 형태의 전극리드와 용접이 행해진다. 그러나, 상기 전극리드와 외부 디바이스와의 용접 시, 앞서 설명한 바와 같이, 인가 에너지에 의해 이미 용접된 전극 탭과 전극리드가 단전 내지 단락되는 경우가 발행한다.In general, the electrode tabs of the battery cell are welded with the electrode lead of the flat shape. However, when welding the electrode lead and the external device, as described above, there is a case where the electrode tab and the electrode lead already welded by the applied energy are short-circuited or short-circuited.
이에 반해, 본 발명의 전지셀에는 용접시 초음파 에너지를 흡수 및 완충할 수 있는 초음파 댐핑부가 형성되어 있으므로, 인가되는 초음파 에너지가 전지셀 내부의 전극 탭과 전극리드 간의 용접부에 전달하는 손상을 최소화하여 전지셀의 안전성을 확보할 수 있다. 또한, 이러한 초음파 댐핑부는 전지셀 내부의 전극조립체에 대한 초음파 에너지를 감쇄시켜 전극 활물질들이 전류 집전체로부터 탈리되는 현상도 방지할 수 있다.On the contrary, since the battery cell of the present invention is formed with an ultrasonic damping part capable of absorbing and buffering the ultrasonic energy during welding, it is possible to minimize the damage of the ultrasonic energy applied to the welding part between the electrode tab and the electrode lead in the battery cell. The safety of the battery cell can be secured. In addition, the ultrasonic damping unit attenuates ultrasonic energy for the electrode assembly inside the battery cell, thereby preventing the electrode active materials from being detached from the current collector.
본 발명에 따른 전지셀은 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트, 바람직하게는 알루미늄 라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 파우치형 전지에서 바람직하게 사용될 수 있다. The battery cell according to the present invention can be preferably used in a pouch type battery in which an electrode assembly is built in a laminate sheet including a metal layer and a resin layer, preferably an aluminum laminate sheet.
또한, 상기 전지케이스에 대해 전극리드가 절연상태로 유지할 수 있도록 전지케이스에 접하는 전극리드의 상면 및 하면에 절연성 필름이 부착되어 있는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that an insulating film is attached to the upper and lower surfaces of the electrode lead in contact with the battery case so that the electrode lead can be maintained in an insulated state with respect to the battery case.
한편, 상기 외부 디바이스는 고출력 대용량의 제공을 위해 당해 전지셀과 전기적으로 연결할 수 있는 구조라면 특별히 한정하는 것은 아니며, 바람직하게는, 접속부재로서의 버스 바, 전지팩의 외부 입출력 단자, 또는 다른 전지셀의 전극리드 등일 수 있다.On the other hand, the external device is not particularly limited as long as it can be electrically connected to the battery cell in order to provide a high output large capacity, preferably, a bus bar as a connection member, an external input and output terminal of the battery pack, or another battery cell Electrode leads and the like.
하나의 바람직한 예에서, 상기 초음파 댐핑부는 전극리드가 절곡되어 형성된 요철 구조일 수 있다.In one preferred example, the ultrasonic damping unit may be a concave-convex structure formed by bending the electrode lead.
상기 요철 구조는 초음파 에너지를 흡수할 수 있는 구조라면 특별히 한정하는 것은 아니며, 예를 들어, 전극리드의 수직 단면 상에서 돔 형상, 또는 삼각형 형성, 또는 사각형 형상으로 이루어질 수 있다. The concave-convex structure is not particularly limited as long as it is a structure capable of absorbing ultrasonic energy. For example, the concave-convex structure may have a dome shape, a triangular shape, or a rectangular shape on a vertical cross section of the electrode lead.
이러한 요철 구조는 전극리드의 폭 방향으로 연속된 구조일 수도 있고 또는 비연속적 구조일 수도 있으며, 전극리드의 폭 방향에 평행한 구조일 수도 있고, 소정의 각도로 기울어진 구조일 수도 있다. 경우에 따라서는, 요청 구조가 전극리드의 평면 상에서 엠보싱 형상으로 이루어질 수도 있다. 이러한 엠보싱 형상에서, 요철의 개수는 많을수록 더 많은 초음파 에너지를 흡수할 수 있어서 바람직하다.The uneven structure may be a structure that is continuous in the width direction of the electrode lead or may be a discontinuous structure, may be a structure parallel to the width direction of the electrode lead, or may be a structure inclined at a predetermined angle. In some cases, the request structure may be embossed on the plane of the electrode lead. In such an embossed shape, the larger the number of irregularities, the more preferable it is possible to absorb more ultrasonic energy.
상기 요철 구조의 길이와 높이는, 지나치게 작은 경우 요철구조의 역할을 제대로 수행할 수 없으며, 이와는 반대로 요철 구조의 길이와 높이가 지나치게 큰 경우에는, 전극 탭 또는 외부 디바이스와의 용접시 전체적으로 부피가 증가하여 콤팩트한 구조를 이룰 수 없으므로 바람직하지 않다. 따라서, 일 예로, 요철 구조의 길이는 전극리드의 길이를 기준으로 10 내지 50% 크기로 형성되어 있을 수 있고, 요철 구조의 높이는 전극리드의 두께를 기준으로 최대 높이가 30 내지 200% 크기로 형성되어 있을 수 있지만, 이들 범위로 한정되지 않음은 물론이다. When the length and height of the uneven structure are too small, the uneven structure cannot function properly. On the contrary, when the length and height of the uneven structure are too large, the overall volume increases when welding the electrode tab or the external device. It is not preferable because a compact structure cannot be achieved. Thus, as an example, the length of the uneven structure may be formed in a size of 10 to 50% based on the length of the electrode lead, the height of the uneven structure is formed of a maximum height of 30 to 200% size based on the thickness of the electrode lead. Although it may be, of course, it is not limited to these ranges.
하나의 바람직한 예에서, 상기 초음파 댐핑부는 음극리드 상에 형성되어 있을 수 있다.In one preferred example, the ultrasonic damping unit may be formed on the cathode lead.
상기 구조에서, 상기 음극리드는 바람직하게는 니켈 소재로 이루어질 수 있으며, 상기 음극리드에 용접되는 음극 탭은 니켈이 코팅된 구리로 이루어질 수 있다. In the above structure, the negative electrode lead may be preferably made of a nickel material, the negative electrode tab welded to the negative electrode lead may be made of nickel coated copper.
일반적으로 파우치형 전지에서는 양극으로 알루미늄을 사용하고, 음극으로 구리를 사용한다. 즉, 니켈 소재의 음극리드와 니켈이 코팅된 구리 소재의 음극 탭이 용접될 경우, 상호 동일한 소재로 이루어져 있어서 전극 탭들과 전극리드간 및 전극리드 상호간의 용접성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상대적으로 부식성이 강한 구리의 경우에, 이를 전지셀 내측에 위치시킴으로써 염분 함유 분위기에서의 내부식성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.In general, pouch type batteries use aluminum as the positive electrode and copper as the negative electrode. That is, when the negative electrode lead of the nickel material and the negative electrode tab of the nickel-coated copper material is welded, it is made of the same material to improve the weldability between the electrode tab and the electrode lead and the electrode lead. In addition, in the case of copper which is relatively corrosive, there is an advantage that the corrosion resistance in a salt-containing atmosphere can be improved by placing it inside the battery cell.
또는, 강도 상승으로 인한 전극리드 간의 용접을 위해 고 에너지의 초음파 용접이 불가피한 바, 상기 음극리드에 용접되는 음극 탭은 바람직하게는 강도가 낮은 주석이 코팅된 구리로 이루어질 수도 있다. Alternatively, since high energy ultrasonic welding is inevitable for welding between electrode leads due to an increase in strength, the negative electrode tab welded to the negative electrode lead may preferably be made of tin coated copper having low strength.
한편, 중대형 전지모듈의 경우 고출력 대용량의 성능 확보를 위해 다수의 전지셀들이 사용되는 바, 이러한 전지모듈을 구성하는 전지셀들은 한정된 장착공간 내에서 안전성의 확보를 위해 더욱 높은 장착 효율성, 구조적 안정성 및 방열 효율성이 요구된다.On the other hand, in the case of medium and large battery modules, a plurality of battery cells are used to secure the performance of high output and large capacity. The battery cells constituting the battery module have higher mounting efficiency, structural stability, and stability to secure safety in a limited mounting space. Heat dissipation efficiency is required.
따라서, 본 발명은 상기 전지셀들을 단위전지로서 다수 개 포함되어있는 고출력 대용량의 중대형 전지모듈을 제공한다.Accordingly, the present invention provides a high output large-capacity battery module including a plurality of the battery cells as a unit battery.
전지모듈의 구조 및 제조방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 본 명세서에서 생략한다. Since the structure and manufacturing method of the battery module is known in the art, a detailed description thereof is omitted herein.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀의 전극리드에서, 전극 탭들 및 전극리드 간의 용접부와 외부 디바이스 및 전극리드 접속부 사이에 초음파 댐핑부가 형성됨으로써, 외부 디바이스에 대한 전극리드의 초음파 용접시 초음파 에너지를 흡수 및 완충할 수 있고, 손상을 최소화하여 전지셀의 안전성을 확보할 수 있다.As described above, in the electrode lead of the battery cell according to the present invention, an ultrasonic damping portion is formed between the electrode tabs and the electrode lead and the external device and the electrode lead connecting portion, so that the ultrasonic wave during the ultrasonic welding of the electrode lead to the external device Energy can be absorbed and buffered, and damage can be minimized to ensure the safety of the battery cell.
도 1은 전지셀의 분해도이다;
도 2는 도 1의 전극리드의 측면도이다;
도 3은 도 1의 전지셀을 연결하여 제조되는 전지모듈의 사시도이다;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 정면 투시도이다;
도 5는 도 4의 양극리드의 측면도이다;
도 6은 도 4의 음극리드의 측면도이다.1 is an exploded view of a battery cell;
2 is a side view of the electrode lead of FIG. 1;
3 is a perspective view of a battery module manufactured by connecting the battery cell of Figure 1;
4 is a front perspective view of a battery cell according to one embodiment of the present invention;
5 is a side view of the positive lead of FIG. 4;
6 is a side view of the negative electrode lead of FIG. 4.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.
도 4에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 정면 투시도가 도시되어 있다.4 is a front perspective view of a battery cell according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 전지셀(300)은 양극리드(310)와 음극리드(320)가 양측에서 전지케이스(350)의 외측으로 돌출되어 있는 구조로 이루어져 있다.Referring to FIG. 4, the
양극리드(310)는 알루미늄 소재이고 음극리드(320)는 니켈을 코팅한 구리 소재로서, 양극 탭(311)과 음극 탭(321)에 각각 연결되어 있으며, 전지케이스(350)의 밀봉부위(354)에 별도의 절연성 필름(356)에 의하여 도포되어 있다.The
도 5에는 본 발명에 따른 하나의 예시적인 방법으로 도 4의 양극리드의 측면도가 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 5 schematically illustrates a side view of the positive lead of FIG. 4 in one exemplary method according to the present invention.
도 5를 도 4와 함께 참조하면, 양극 전극리드(310)에서, 전극 탭들(311) 및 양극리드(310)의 용접부(312)와, 버스 바(도시하지 않음) 및 양극리드(310) 접속부(314)의 사이에는, 버스 바(도시하지 않음)에 대한 양극리드(310)의 초음파 용접시 초음파 에너지를 흡수 및 완충할 수 있는 초음파 댐핑부(316)가 형성되어 있다.Referring to FIG. 5 together with FIG. 4, in the
초음파 댐핑부(316)는 요철구조로 이루어져 있어서, 초음파 에너지를 용이하게 흡수할 수 있다.The ultrasonic damping
또한, 이러한 요철 구조는 양극리드 길이(L)를 기준으로 25% 크기로 형성되어 있고, 전극리드 두께(W)를 기준으로 최대 높이가 150% 크기로 형성되어 있다.In addition, the uneven structure is formed in a size of 25% based on the anode lead length (L), the maximum height is formed to a size of 150% based on the electrode lead thickness (W).
도 6는 본 발명의 또 다른 하나의 예시적인 방법으로 도 4의 음극리드의 측면도가 모식적으로 도시되어 있다.6 is a side view of the negative electrode lead of FIG. 4 in yet another exemplary method of the present invention.
도 6을 도 4 및 도 5와 함께 참조하면, 음극리드(320) 상에 요철 구조의 초음파 댐핑부(326)가 형성되어 있고, 니켈 소재로 이루어져 있다.Referring to FIG. 6 together with FIGS. 4 and 5, an ultrasonic damping
또한, 음극리드(320)에 용접되는 음극 탭(321)은 니켈이 코팅된 구리로 이루어져 있어서, 음극 탭(321)과 음극리드(320)간의 용접성을 향상시킬 수 있고, 내부식성을 향상시킬 수 있는 점을 제외하고는 도 5의 양극리드의 구조와 동일하므로 생략한다.
In addition, the
이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상술하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in further detail with reference to the following examples. However, the following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention.
[실시예 1]Example 1
1-1.1-1. 전극리드의Electrode lead 제조 Produce
전극리드의 길이(L)를 기준으로 25%의 크기 및 전극리드의 두께(W)를 기준으로 최대 높이가 150%의 크기로 요철 구조를 형성하여, 초음파 댐핑부를 포함한 전극리드를 제조하였다.An uneven structure was formed in a size of 25% based on the length (L) of the electrode lead and a maximum height of 150% based on the thickness (W) of the electrode lead, thereby preparing an electrode lead including an ultrasonic damping part.
1-2.1-2. 음극 판과 양극 판의 제조Manufacture of cathode plate and anode plate
일측에 탭이 돌출된 구리 호일의 집전체에 음극 활물질을 도포하여 음극 판을 제조하였다. 그러한 음극 판의 음극 탭에는 니켈을 코팅하였다. 또한, 일측에 탭이 돌출된 알루미늄 호일의 집전체에 양극 활물질을 도포하여 양극 판을 제조하였다.A negative electrode plate was manufactured by coating a negative electrode active material on a current collector of a copper foil having tabs protruding from one side. The negative electrode tab of such negative electrode plate was coated with nickel. In addition, a positive electrode plate was prepared by applying a positive electrode active material to a current collector of an aluminum foil with tabs protruding from one side.
1-3.1-3. 전지셀의Of the battery cell 제조 Produce
양극 판과 음극 판 사이에 분리막을 사이에 개재한 상태로 적층한 뒤, 양측에서 돌출된 형태의 양극 탭들과 음극 탭들을 각각 알루미늄 소재의 양극리드와 구리 소재에 니켈을 코팅한 음극리드에 연결하고, 전지케이스에 장착한 후 전해액을 주입하여 전지를 완성하였다.After stacking the separator between the positive and negative plates, the positive and negative tabs protruding from both sides are connected to the positive lead made of aluminum and the negative lead coated with copper, respectively. After mounting the battery case, the electrolyte was injected to complete the battery.
1-4.1-4. 전지모듈의 제작Fabrication of Battery Module
상기 제조된 전지셀을 상호 직렬 연결하여 전지모듈을 제작하였다. 전지셀들의 전극리드간 연결은 초음파 용접(약 2000 J ~ 3000 J)으로 행하였다.
The battery cells were manufactured by serially connecting the prepared battery cells. The connection between the electrode leads of the battery cells was performed by ultrasonic welding (about 2000 J to 3000 J).
[비교예 1]Comparative Example 1
전극리드에 초음파 댐핑부를 포함하지 않고 음극 탭들을 구리 소재의 음극리드에 연결하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 전지모듈을 제작하였다.
A battery module was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the negative electrode tabs were connected to the negative electrode lead made of copper without including the ultrasonic damping part in the electrode lead.
[실험예 1][Experimental Example 1]
상기 실시예 1 및 비교예 1에서 각각 제작된 전지모듈들의 전극리드간 결합력의 차이를 확인하기 위하여, 전지모듈의 공정 중 인가될 수 있는 초음파 에너지를 인가하였다. 그 결과, 전극리드와 전극 탭간의 인장강도의 감소가 20% 범위를 넘지 않음을 확인하였다. 또한, 전지모듈의 제작 후 측정한 고율 방전 (100A 이상) 특성에서도 특이사항이 발견되지 않았다. In order to confirm the difference in the bonding force between the electrode leads of the battery modules manufactured in Example 1 and Comparative Example 1, ultrasonic energy that can be applied during the process of the battery module was applied. As a result, it was confirmed that the decrease in tensile strength between the electrode lead and the electrode tab did not exceed 20% range. In addition, no specificity was found in the high-rate discharge (100 A or more) characteristics measured after fabrication of the battery module.
반면에, 초음파 댐핑부가 없는 경우, 초음파 에너지의 인가 시, 전극리드와 전극 탭의 용접부가 단락되거나 80% 이상 용접 강도가 감소함을 확인하였다. 또한, 모듈 제작 후 고율 방전(100A 이상) 특성에서 음극 리드와 음극 탭의 용접부의 온도가 비이상적으로 상승하며, 측정되는 저항 값의 경우도 초음파 댐핑부가 형성된 실시예 1과 비교하여 40% 이상 높게 측정되었다. 이는, 초음파 댐핑부의 음극리드를 결합한 실시예 1의 전지모듈이 초음파 용접에서 비교예 1의 전지모듈에 비해 인가된 에너지를 흡수하여 상대적으로 우수한 결합력을 제공하기 때문이다. On the other hand, when there is no ultrasonic damping portion, it was confirmed that when the ultrasonic energy is applied, the weld portion of the electrode lead and the electrode tab is short-circuited or the weld strength is reduced by more than 80%. In addition, the temperature of the welded portion of the cathode lead and the cathode tab increases non-ideally in the high-rate discharge (100A or more) after fabrication of the module, and the measured resistance value is 40% or more higher than that of Example 1 in which the ultrasonic damping portion is formed. Was measured. This is because the battery module of Example 1, which combines the negative electrode lead of the ultrasonic damping part, absorbs the applied energy in comparison with the battery module of Comparative Example 1 in ultrasonic welding, thereby providing a relatively superior bonding force.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다. While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments.
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